0321

„oświetlaniu” ciągłym próbki lub 2) „naświetlać" próbkę krótkimi impulsami i badać czas relaksacji, tj. powrotu spinów do stanu niższego. Ta druga, zwana często metodą echa spinowego, stosowana jest głównie w JRP.

Zastosowanie badań paramagnetycznych w biologii. Większość cząsteczek organicznych ma właściwości diamagnetyczne. Jednak wolne rodniki i cząsteczki zawierające atomy metalu mają pewien wypadkowy moment magnetyczny.

Paramagnetyzm substancji biologicznych wykorzystuje się do badań struktury elektronowej cząsteczek oraz do śledzenia kinetyki reakcji biochemicznych. Większość reakcji biochemicznych, zachodzących w organizmach żywych, jest katalizowana enzymami, które są substancjami białkowani. Obserwację przebiegu reakcji biochemicznych można więc ograniczyć do badania paramagnetyzmu enzymów. Do tego nadaje się metoda ERP. Jest ona szybka oraz nie wprowadza większych zakłóceń do badanego obiektu.

Podczas niektórych reakcji biochemicznych z paramagnetycznych reagentów powstaje diamagnetyczny produkt. Interesującym tego przykładem jest reakcja zredukowanej hemoglobiny Hb z tlenem O.,. Powstaje oksyhemoglobina Hb0₂, której wypadkowy moment spinowy wynosi zero (diamagnetyk).

Efekty paramagnetyczne, jakie dają próbki pobrane wprost z obiektu biologicznego, są jednak niezwykle słabe. Aby móc je obserwować i mierzyć stosowanymi dziś metodami rezonansu paramagnetycznego, substancje biologiczne muszą być stosowane w dużo większych stężeniach niż normalnie. Jedną z głównych przyczyn tego jest duża zawartość wody w żywych komórkach, w których zachodzi metabolizm. Woda ma dużą przenikalność elektryczną, co powoduje, że pochłania ona silnie fale radiowe w zakresie długości decymetrowych. Obniża to mocno czułość metody rezonansu ERP. Z tego względu w biologii należy' stosować aparaty o szczególnie wysokiej czułości albo tkanki liofilizować lub zamrażać (straty dielektryczne lodu są znacznie mniejsze niż wody). Dzięki liofilizacji unika się szkodliwego dla pomiaru wpływu wody, ale przerywa się naturalny proces metabolizmu.

Innym sposobem zwiększenia sygnału w aparaturze jest zagęszczanie układów substrat--ferment przy śledzeniu reakcji biochemicznych. Nie pozwala to jednak na uzyskanie rzeczywistego obrazu metabolizmu. Ponadto sztuczne zwiększanie stężenia wolnych rodników utrudnia interpretację otrzymanych wyników. W wielu tkankach stężenie wolnych rodników wynosi mniej niż 10~⁹ mol/kg próbki. Wartość ta leży na granicy czułości średniej klasy radiospektrometrów.

Ostatnio pojawiły się radiospektrometry z nadprzewodzącymi elektromagnesami. Dzięki silnemu polu magnetycznemu mają one wysoką czułość i dużą zdolność rozdzielczą. Pozwala to na badanie obiektów biologicznych w warunkach naturalnych.

17.2. Właściwości elektryczne komórek i tkanek

17.2.1. Struktura komórki a jej właściwości elektryczne

Właściwości elektryczne tkanek i całych obiektów biologicznych uwarunkowane są właściwościami komórek oraz ich części strukturalnych i właściwościami substancji międzykomórkowej.

Główna zawartość wnętrza komórek, cytoplaznra, może być uważana, ze względu na pewne cechy fizyczne, jako szczególny, wielofazowy układ koloidalny, złożony z różnorod-

327